JP2004271279A

JP2004271279A - 落下衝撃予測方法及び落下衝撃予測装置、並びに落下衝撃予測プログラム、電気光学パネルの製造方法

Info

Publication number: JP2004271279A
Application number: JP2003060260A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Imazeki; 亮介今関; Shinji Sakurai; 慎二櫻井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】低コスト且つ短期間で耐衝撃性能の高い製品を提供すること。
【解決手段】評価対象物を微小要素に分割してモデル化し（ステップＳ１０１）、このモデルをモーダル解析して、評価対象物の固有振動数を求める（ステップＳ１０２）。次に評価対象物のモデルを擬似的に落下させ、評価対象物に作用する加速度の過渡応答を解析する（ステップＳ１０３）。この加速度の過渡応答に対して衝撃応答スペクトル解析を実行して（ステップＳ１０４）、各周波数成分に対する加速度を取得する。そして、この各周波数成分に対する加速度から評価対象物に作用する落下の加速度を求める。この加速度が所定レベル以上であれば、上記修正モデルを作成して（ステップＳ１０６）落下衝撃値を評価し、評価対象物に作用する加速度が所定値以下になるまで修正モデルを作成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気光学パネルや電子機器の落下衝撃を予測する方法に関し、さらに詳しくは、落下衝撃試験の効率化を図ることのできる落下衝撃予測方法及び落下衝撃予測装置、並びに落下衝撃予測プログラム、電気光学パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナル・コンピュータ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ等の電子機器は、一般的に振動や衝撃に対して内部の部品や電気光学パネル等が破損しやすい。このため、このような電子機器においては、製品の設計段階から耐衝撃性能を十分に考慮する必要がある。特に、携帯電話機やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）のような携帯型の電子機器は、据え置き型の電子機器と比較して落下の危険性が非常に高いので、十分な耐衝撃性能を持たせておく必要がある。
【０００３】
従来は、試作機の落下試験結果を基に、耐衝撃性能を持たせた製品を設計している。より実際の落下状況に近い状態を再現するために、特許文献１には衝撃を受ける機器の系を変えることなく衝撃値を正確に測定できる衝撃測定装置が開示されている。これは、ノート型パーソナル・コンピュータに使用するディスクドライブ装置の衝撃値を測定するものであり、ディスクドライブ装置とサイズの一致する筺体に衝撃検知センサを備えたものである。この衝撃測定装置によれば、落下の衝撃を正確に測定し、測定された衝撃値をディスクドライブ装置の設計に反映させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−４８８１２号公報Ｐ５〜Ｐ７、図１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、試作機の落下試験を基に機器を設計する手法では、試作機の設計、試験、解析、再試作という手順を繰り返すので、試作、試験の手間を要する。特に、近年においては製品のライフサイクルが短くなる傾向にあるので、製品の設計期間はできるだけ短くすることが好ましい。また、試作機は量産機ではないので、その製造コストも量産機と比較して相当に高価な場合が多く、製品の製造コストに跳ね返ってしまう。さらに、落下試験は測定結果のばらつきが大きく、製品の設計に対して有効なデータを得るためには多くの試験が必要となり、試験の長期化、試験コストの上昇を招いてしまう。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、落下に対する衝撃を効率的に評価すること、低コスト且つ短期間で耐衝撃性能の高い製品を提供することのうち、少なくとも一つを達成できる落下衝撃予測方法及び落下衝撃予測装置、並びに落下衝撃予測プログラム、電気光学パネルの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る落下衝撃予測方法は、評価対象物を微小要素に分割してモデル化する工程と、前記モデルをモーダル解析して、評価対象物の固有振動数を取得する工程と、前記評価対象物のモデルを擬似的に落下させ、前記モデルに規定した加速度取得ポイントに作用する加速度の過渡応答を解析する工程と、この加速度の過渡応答に対して衝撃応答スペクトル解析を実行して、各周波数成分に対する加速度を取得する工程と、前記評価対象物の固有振動数と前記各周波数成分に対する加速度とを比較して、前記評価対象物の固有振動数に対応する加速度を取得する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、次の発明に係る落下衝撃予測プログラムは、評価対象物を微小要素に分割してモデル化する手順と、前記モデルをモーダル解析して、評価対象物の固有振動数を取得する手順と、前記評価対象物のモデルを擬似的に落下させ、前記モデルに規定した加速度取得ポイントに作用する加速度の過渡応答を解析する手順と、この加速度の過渡応答に対して衝撃応答スペクトル解析を実行して、各周波数成分に対する加速度を取得する手順と、前記評価対象物の固有振動数と前記各周波数成分に対する加速度とを比較して、前記評価対象物の固有振動数に対応する加速度を取得する手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【０００９】
この落下衝撃予測方法では、モーダル解析及び落下加速度の過渡応答解析を実行し、落下による加速度の過渡応答に対して衝撃応答スペクトル解析を実行することにより、各周波数成分に対する加速度を求める。これにより、実際に製品を試作して落下試験を実行することなく、落下に対する耐衝撃性能を効率的に評価できる。その結果、製品開発のコストを低減し、短期間で耐衝撃性能の高い製品を設計できる。モーダル解析及び落下による加速度の過渡応答解析には、例えば有限要素法（ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ：ＦＥＭ）を用いることができる。
【００１０】
また、この落下衝撃予測プログラムによれば、本発明に係る落下衝撃予測方法をコンピュータに実行させることができる。なお、本発明でいうコンピュータには、いわゆるパーソナル・コンピュータやワークステーションあるいはＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）の他、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）とメモリその他の電子素子によって構成されるハードウェアも含む（以下同様）。
【００１１】
また、次の発明に係る落下衝撃予測方法は、上記落下衝撃予測方法において、さらに、取得した上記評価対象物の固有振動数に対応する加速度に基づいて、当該加速度が小さくなるように上記評価対象物を修正した修正モデルを作成する工程を含み、前記修正モデルの固有振動数に対応する加速度を取得することを特徴とする。
【００１２】
また、次の発明に係る落下衝撃予測プログラムは、上記落下衝撃予測プログラムにおいて、さらに、取得した上記評価対象物の固有振動数に対応する加速度に基づいて、当該加速度が小さくなるように上記評価対象物を修正した修正モデルを作成する手順を含み、前記修正モデルの固有振動数に対応する加速度を取得することを特徴とする。
【００１３】
この落下衝撃予測方法では、評価対象物の固有振動数に対応する加速度が小さくなるように評価対象物を修正した修正モデルを用いて、再度修正モデルの固有振動数に対応する加速度を取得する。このサイクルを繰り返すことにより、短期間で評価対象物に作用する落下の加速度が小さいモデルを導き出すことができるので、対衝撃性能の高い製品を短期間且つ低コストで設計することができる。また、この落下衝撃予測プログラムによれば、本発明に係る落下衝撃予測方法をコンピュータに実行させることができる。
【００１４】
また、次の発明に係る落下衝撃予測方法は、上記落下衝撃予測方法において、さらに、上記加速度の過渡応答を解析する工程においては、上記評価対象物のモデルを擬似的に落下させ、前記モデルに規定した加速度取得ポイントに作用する加速度の過渡応答を解析して、当該加速度の過渡応答から前記加速度のピーク値を取得し、前記モデルの落下時から前記加速度のピーク値が所定の値まで小さくなるまでは、それ以降よりも時間の分割を小さくすることを特徴とする。
【００１５】
また、次の発明に係る落下衝撃予測プログラムは、上記落下衝撃予測プログラムにおいて、さらに、上記加速度の過渡応答を解析する手順においては、上記評価対象物のモデルを擬似的に落下させ、前記モデルに規定した加速度取得ポイントに作用する加速度の過渡応答を解析して、当該加速度の過渡応答から前記加速度のピーク値を取得し、前記モデルの落下時から前記加速度のピーク値が所定の値まで小さくなるまでは、それ以降よりも時間の分割を小さくすることを特徴とする。
【００１６】
この落下衝撃予測方法では、落下による加速度の過渡応答を解析する際に、予め加速度のピーク値を求めておき、モデルの落下時から落下による加速度がピーク値から所定の大きさになるまでの間は、それ以降よりも時間の分割を小さくして落下による加速度の過渡応答を実際に解析する。これにより、加速度変化の大きい時間で細かく解析できるので、全体として解析精度を高くすることができる。また、加速度変化が小さく解析結果にほとんど影響を与えない領域では、それ以前の領域よりも時間の分割δｔを大きくするので、コンピュータ、メモリその他のハードウェア資源を有効に利用でき、計算時間も短くできる。また、この落下衝撃予測プログラムによれば、本発明に係る落下衝撃予測方法をコンピュータに実行させることができる。
【００１７】
また、次の発明に係る落下衝撃予測方法は、上記落下衝撃予測方法において、上記評価対象物が基板に複数の画素を形成した電気光学パネルである場合には、前記基板の板面に対して垂直な方向は少なくとも３分割されていることを特徴とする。
【００１８】
評価対象物を微小要素に分割してモデル化する際には、場所に応じて微小要素の大きさを変化させる、すなわち分割数を変化させることが好ましい。このようにすれば、重要度の高い部分は分割数を細かくしてより細かくデータを採取し、反対に重要度の低い部分は分割数を大きくすることにより、計算の負担を低減させつつ、落下による作用する加速度を高い精度で予測できる。また、計算の負担を低減できるので、ハードウェア資源を有効利用できる。
【００１９】
この落下衝撃予測方法のように、電気光学パネルを評価対象物とした場合、モデル化の際には、電気光学パネルの画素を形成する表示基板（液晶表示パネルであればカラーフィルタ基板及び対向基板）の板面に対して垂直な方向は少なくとも３分割することが好ましい。これにより、特に落下による衝撃で割れを生じやすい表示基板の落下による加速度を正確に予測できるので、耐衝撃性能の高い表示基板を低コスト且つ短時間で設計できる。なお、同様の理由から、液晶表示パネルにおいては、偏光板の板面に垂直な方向は少なくとも３分割とすることが好ましい。
【００２０】
また、次の発明に係る落下衝撃予測方法のように、前記評価対象物が、筺体と当該筺体に内蔵される部品とを含む場合には、前記部品の分割数は前記筺体の分割数よりも細かくすることが好ましい。内蔵する部品が破損、脱落すると製品の機能に致命的なダメージを与えることが多いが、筺体が破損しても製品としての機能は維持できる場合が多い。したがって、内蔵する部品に作用する加速度の解析精度を向上させる必要があるが、このようにすれば、計算の負担を低減しつつ、重要な部分は精度よく加速度を解析することができる。
【００２１】
また、次の発明に係る落下衝撃予測方法のように、上記評価対象物のモデルに規定した加速度取得ポイントは、それ以外の部分よりも微小要素の分割数を大きくすることが好ましい。このようにすれば、実際の落下試験における加速度取得ポイントにおける解析精度を高くすることができるので、加速度センサに入力される加速度のデータをより正確に取得することができる。これにより、計算の負担を低減しつつ高い精度で評価対象物に作用する落下による加速度を予測できる。例えば、評価対象物が電気光学パネルである場合には、モデル化した電気光学パネルの加速度所得ポイントにおける分割数は、パネル部分の４倍以上が好ましい。なお、加速度取得ポイントとは、試作機による落下試験において、当該試作機に取り付ける加速度センサの部分である。
【００２２】
また、次の発明に係る落下衝撃予測装置は、上記落下衝撃予測方法における各工程を処理する処理手段と、この処理手段に上記評価対象物の物性値、境界条件その他の解析に必要なデータを与える入力手段と、前記処理手段による予測結果を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
この落下衝撃予測装置は、上記落下衝撃予測方法を実行できる処理手段を備えているので、実際に製品を試作して落下試験を実行することなく、落下に対する耐衝撃性能を効率的に評価できる。その結果、製品開発のコストを低減し、短期間で耐衝撃性能の高い製品を設計できる。
また、本発明に係る電気光学パネルの製造方法は、前記評価対象物は電気光学パネルであり、請求項１〜６のいずれか１項に記載の落下衝撃予測方法を用いたことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る落下衝撃予測方法を示すフローチャートである。また、図２及び図３は、評価対象物をモデル化した例を示す説明図である。また、この落下衝撃予測方法は、有限要素法その他の解析手法により評価対象物である電気光学パネルや電子機器の落下時における過渡応答を解析する。そして、この解析結果に対して衝撃応答スペクトル解析（ＳｈｏｃｋＲｅｓｐｏｎｓｅＳｐｅｃｔｒｕｍ：以下ＳＲＳ解析）を実行して評価対象物を構成する各部品の加速度を把握する点に特徴がある。
【００２６】
実施の形態１においては、電気光学パネル１０及びこれを備えた携帯電子機器１００を評価対象物として落下衝撃を予測する。まず、有限要素法で解析するために、図２、図３に示すように評価対象物をモデル化する（ステップＳ１０１）。このモデル化は、有限要素法に基づいて、評価対象物を有限個の微小要素１ａ、１ｂ等に分割する。有限要素法に基づく微小要素とは、例えば２次元平面においては四辺形要素、３次元体としては四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素や、三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素等、コンピュータで用いうる要素とすることが望ましい。なお、図２、図３では、３次元体である携帯電子機器１００及び電気光学パネル１０を六面体ソリッド要素で分割している。このようにして分割された微小要素は、解析の過程においては、３次元座標を用いて逐一特定される。
【００２７】
本発明においては、モーダル解析及び落下時における過渡応答の解析手法として有限要素法を使用するが、これに限られるものではない。例えば、境界要素法（ＢｏｕｎｄａｒｙＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ：ＢＥＭ）、有限差分法（ＦｉｎｉｔｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓＭｅｔｈｏｄ：ＦＤＭ）等の解析手法も使用できる。評価対象物である電子機器やその構成部品、あるいは境界条件等によって最も適当な解析手法を選択し、又は複数の解析手法を組み合わせて使用することが好ましい。
【００２８】
ここで、評価対象物の分割について説明する。本発明においては、微小要素１ａ、１ｂ等を均等な大きさとして評価対象物を分割してもよいが、場所に応じて微小要素１ａ、１ｂ等の大きさを変化させる、すなわち評価対象物の分割数を変化させることが好ましい。このようにすれば、重要度の高い部分は分割数を細かくしてより細かくデータを採取し、反対に重要度の低い部分は分割数を大きくすることにより、計算の負担を低減させつつ、落下による作用する加速度を高い精度で予測できる。また、計算の負担を低減できるので、メモリやＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等のハードウェア資源を有効利用できる。
【００２９】
このような観点から、従来の試作品を用いた落下試験において、試作品に加速度センサ３０を取り付ける部分、すなわち加速度の測定ポイントは、その他の部分よりも微小要素１ａ等の分割数を細かくすることが好ましい。例えば、電気光学パネル１０を備えた携帯電子機器１００の解析においては、加速度センサ３０を取り付ける部分の分割数は電気光学パネル１０における分割数の４倍以上とすることが好ましい。
【００３０】
図４は、電気光学パネルをモデル化した一例を示す断面図である。同図に示すように、電気光学パネル１０のガラス基板１２ａ、１２ｂや偏光板１４ａ、１４ｂは、板面に垂直な方向（図中Ｚ方向）の分割数を少なくとも３層とすることが好ましい。また、製品を解析する場合には、製品の筺体よりも部品の分割数を細かくすることが好ましい。例えば、電気光学パネル１０を備えた携帯電子機器１００の解析においては、筺体２０（図２（ｂ）参照）の分割数は電気光学パネル１０における分割数の２／３〜１／２とすることが好ましい。このようにすれば、実用上十分な精度でガラス基板１２ａ、１２ｂ等のモーダル解析及び加速度の過渡応答解析の結果を得ることができる。
【００３１】
次に、作成したモデルに有限要素法を用いて、モーダル解析を実行する（ステップＳ１０２）。このモーダル解析によって、評価対象物のモーダルパラメータ（固有モード、固有振動数、モード減衰比）のうち、固有振動数を把握する。図２（ｂ）は、評価対象物である電気光学パネル１０を含む携帯電子機器１００の振動を表す概念図である。筺体２０内には、電気光学パネル１０やその他の部品１６、１８が配置されている。電気光学パネル１０、部品１６、１８は、質量がそれぞれｍ１、ｍ２、ｍ３、ばね定数がそれぞれｋ１、ｋ２、ｋ３である。そして、これらに外力が作用した場合には、電気光学パネル１０及び部品１６、１８は固有振動数ｆ１、ｆ２、ｆ３で振動する。上記モーダル解析では、この固有振動数ｆ１、ｆ２、ｆ３を求めるものである。次に、評価対象物に対して、有限要素法を用いた落下時における過渡応答解析を実行する（ステップＳ１０３）。そして、加速度を測定したい各加速度取得ポイント、すなわち、実機において加速度センサ３０（図２（ｂ）参照）を取り付ける位置における加速度の過渡応答（加速度の時間変化）を求める。
【００３２】
次に、測定したい各ポイントにおける加速度の時間変化に対してＳＲＳ解析を実行することにより、各周波数成分に対する加速度のレベルを計算する（ステップＳ１０４）。図２（ｃ）は、ＳＲＳ解析によって得られた周波数成分と加速度との関係を示す概念図である。図２（ｃ）の曲線は、ＳＲＳ解析によって得られた各周波数成分に対する加速度の大きさを示したものである。この関係に、上記モーダル解析によって得られた評価対象物の固有振動数ｆ１、ｆ２等を対応させることによって、落下時において評価対象物に作用する加速度を求めることができる。
【００３３】
評価対象物に作用する加速度が所定レベルよりも高い場合（安全なレベルでない場合）には（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、評価対象物に作用する加速度は危険なレベルと判断される。この場合には、評価対象物に作用する加速度が低減されるように改善した修正モデルを作成し（ステップＳ１０６）、再び有限要素法を用いた落下時における過渡応答解析（ステップＳ１０３）及びＳＲＳ解析を実行する（ステップＳ１０４）。評価対象物に作用する加速度レベルが安全なレベルまで低くなるまで上記ステップＳ１０３〜Ｓ１０５を繰り返すことによって、安全な加速度レベルの修正モデルを導き出すことができる（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）。
【００３４】
次に、上記手順によって得られた安全な加速度レベルの修正モデルを用いて、実際の製品を設計する（ステップＳ１０７）。この製品設計ステップにおいてＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）を用いると、データを共有することによって上記手順を一連の流れとして、例えば一つのコンピュータ等で実行できるので好ましい。以上、本発明によれば、有限要素法とＳＲＳ解析とによって評価対象物である製品及びこれを構成する部品の加速度を求めるようにした。このため、実際に製品を試作して落下試験を実行することなく、電気光学パネル１０の割れや電子機器内における部品脱落等の対策を盛り込んで、耐衝撃性能の高い製品を短時間で提供できる。その結果、耐衝撃性能の高い製品を低コストで、且つ短期間で提供できる。
【００３５】
図５は、実施の形態１に係る落下衝撃予測装置の一例を示す説明図である。落下衝撃予測装置５０は、処理部５２と記憶部５４とで構成される。また、この構造体の落下衝撃予測装置５０には、入出力装置５１が接続されており、ここに備えられた入力手段５３で所定のデータを処理部５２や記憶部５４へ入力する。ここで、入力手段５３には、キーボード、マウス等の入力デバイスを使用することができる。
【００３６】
記憶部５４には、本発明に係る落下衝撃予測方法を実現するプログラムが格納されている。ここで、記憶部５４は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００３７】
また、上記プログラムは、コンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせによって、本発明に係る落下衝撃予測方法を実現できるものであってもよい。また、図５における処理部５２の機能を実現するための上記プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより本発明に係る予測方法を実行してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
【００３８】
処理部５２は、メモリ及びＣＰＵにより構成されている。性能予測時においては設定されたタイヤモデル（構造体モデル）及び入力データに基づいて、処理部５２が前記プログラムを当該処理部５２に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部５２は、適宜記憶部５４へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を進める。なお、この処理部５２は、前記プログラムの代わりに専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。予測結果は、入出力装置の表示手段５５に表示される。ここで、表示手段５５には、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）や液晶表示装置等を使用することができる。また、予測結果は、必要に応じて設けられたプリンタ（図示せず）に出力することもできる。また、記憶部５４は、処理部５２に内蔵されるものであっても、他の装置（データベースサーバ）内にあってもよい。このように、上記構造体の落下衝撃予測装置５０は、入出力装置５１を備えた端末装置（図示せず）から通信により処理部５２や記憶部５４にアクセスするものであってもよい。
【００３９】
また、実施の形態１に係る本発明の構造体の落下衝撃予測方法は、上記構造体の落下衝撃予測装置５０を使用しなくとも、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。以下の実施の形態においても同様である。
【００４０】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る落下衝撃予測方法を示すフローチャートである。また、図７は、実施の形態２に係る落下衝撃予測方法を示す説明図である。この落下衝撃予測方法は、実施の形態１に係る落下衝撃予測方法と略同様であるが、次の点でこれと異なる。すなわち、有限要素法その他の解析手法により、評価対象物の落下時における過渡応答を解析する前に、加速度のピークを求めるステップを設ける。そして、落下直後から加速度の大きさがそのピーク値の所定割合になるまでの時間は、それ以降の時間よりも時間の分割を細かくして、落下による加速度の過渡応答を解析する。他の構成は実施の形態１に係る落下衝撃予測方法と同様なので、同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
まず、評価対象物をモデル化し（ステップＳ２０１）、作成したモデルに有限要素法を用いて、モーダル解析を実行する（ステップＳ２０２）。次に、評価対象物に対して有限要素法を用いた落下時における過渡応答解析を実行し、評価対象物の加速度を測定したい各ポイントにおける加速度の時間変化及び加速度のピーク値を求める（ステップＳ２０３）。次のステップＳ２０４では、評価対象物の加速度の時間変化を求めるが、評価対象物の落下時（ｔ＝０）からｔ１までの間は、時間の分割δｔを細かくする。そして、ｔ１から解析終了時間ｔｅｎｄまでは、時間の分割δｔをそれ以前よりも大きくして、評価対象物の加速度Ｇの時間変化を求める（ステップＳ２０４）。ここで、ｔ１は、落下による加速度Ｇが、ステップＳ２０３で求めた加速度のピーク値Ｇｍａｘの所定割合になるまでの時間である。
【００４２】
時間の分割δｔを細かくする時間ｔ１は、計算時間と解析精度とのバランスを考慮して適宜変更することができる。加速度のピーク値Ｇｍａｘの２０％程度になるまでの時間をｔ１として定めれば、実用上特に問題のない解析精度を得ることができる。より高い解析精度が必要である場合には、加速度のピーク値Ｇｍａｘの１０％程度になるまでの時間をｔ１として定めることがより好ましい。
【００４３】
また、時間の分割δｔは、１×１０^−９〜３×１０^−８ｓｅｃ．の範囲で適宜選択することができる。この例においては、例えばｔ＝０〜ｔ１までの間は、δｔ＝１×１０^−９とし、ｔ＝ｔ１〜ｔｅｎｄまでの間は、δｔ＝２×１０^−８とする。このような手順によって評価対象物の加速度の時間変化を求めて（ステップＳ２０５）、ＳＲＳ解析を実行する（ステップＳ２０６）。そして、ステップＳ２０４〜Ｓ２０７を繰り返して作成した最適な修正モデルによって製品を設計する（ステップＳ２０８）。
【００４４】
この落下衝撃予測方法においては、落下時から予め求めた加速度のピーク値Ｇｍａｘの所定割合になるまでの時間ｔ１までは、それ以降の時間よりも時間の分割δｔを細かくする。これにより、加速度変化の大きい時間で細かく解析できるので、全体として解析精度を高くすることができる。また、加速度変化が小さく解析結果にほとんど影響を与えない領域では時間の分割δｔを大きくするので、コンピュータ、メモリその他のハードウェア資源を有効に利用でき、計算時間も短くできる。
【００４５】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３に係る落下衝撃予測方法を示すフローチャートである。また、図９は、実施の形態３に係る落下衝撃予測方法を示す説明図である。この落下衝撃予測方法は、実施の形態１に係る落下衝撃予測方法を、製品輸送時に使用する梱包手段の設計に適用したものである。
【００４６】
実施の形態３においては、内部に携帯電子機器１００を梱包した梱包手段６０及び携帯電子機器１００を評価対象物とする。そして、内部の携帯電子機器１００が受ける落下衝撃の予測に基づいて好ましい梱包手段６０を設計する。まず、有限要素法で解析するために、評価対象物である梱包手段６０の外装６２、緩衝材６４、トレー６６及び携帯電子機器１００をモデル化する（ステップＳ３０１）。このモデル化は実施の形態１と同様なので、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
次に、作成したモデルに有限要素法を用いて、モーダル解析を実行する（ステップＳ３０２）。このモーダル解析によって、評価対象物である梱包手段６０の外装６２や携帯電子機器１００等の固有振動数を把握する。次に、評価対象物に対して、有限要素法を用いた落下時における過渡応答解析を実行し（ステップＳ３０３）、加速度を測定したい各ポイントにおける加速度の時間変化を求める。
【００４８】
そして、ここで得られた加速度を測定したい各ポイントにおける加速度の時間変化に対してＳＲＳ解析を実行して、各周波数成分における加速度のレベルを計算する（ステップＳ３０４）。ここで得られた各周波数成分における加速度のレベルと、上記モーダル解析によって得られた各部品の固有振動数とを対応させることによって、評価対象物である梱包手段６０の外装６２や携帯電子機器１００等の加速度を求めることができる。
【００４９】
梱包対象である携帯電子機器１００に作用する加速度が所定のレベルを超えたときには（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、梱包対象である携帯電子機器１００の加速度レベルは危険なレベルと判断される。この場合には、携帯電子機器に作用する落下の加速度が小さくなるように梱包手段６０の修正モデルを作成する（ステップＳ３０６）。そして、この修正モデルに対して、再び有限要素法を用いた落下時における過渡応答解析（ステップＳ３０３）及びＳＲＳ解析を実行する（ステップＳ３０４）。梱包対象である携帯電子機器１００に作用する加速度が安全なレベルまで低くなるまで上記ステップＳ３０３〜Ｓ３０５を繰り返すことによって、梱包対象に作用する加速度を安全なレベルに抑えることのできる梱包手段６０の修正モデルを導き出すことができる（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）。そして、上記手順で得られた安全な加速度レベルの修正モデルを用いて、ＣＡＤ等によって梱包手段６０を設計する（ステップＳ３０７）。
【００５０】
以上、本発明によれば、有限要素法とＳＲＳ解析とによって評価対象物である梱包手段及び梱包対象物の加速度を求めるようにしたので、実際に梱包手段を試作して落下試験を実行することなく、衝撃吸収性能の高い梱包手段を短時間で設計することができる。また、梱包手段の試作が不要になるので、緩衝材やトレーの効果的な配置を十分検討することができる。その結果、無駄な緩衝材やトレーを省略することができるので、輸送コストを低減できる。さらに、輸送手段から受ける振動や輸送過程において受ける衝撃に対して有効な梱包手段を、梱包対象である製品の完成前に検討することができる。これにより、製品の完成と同時期に梱包手段を完成させることができるので、製品を流通させるまでの時間を従来よりも短縮することができる。
【００５１】
（本発明の適用対象）
本発明の落下衝撃予測方法を適用できる電子機器としては、携帯電話機の他に、例えば、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）と呼ばれる携帯型情報機器や携帯型パーソナル・コンピュータ、パーソナル・コンピュータ、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、ＰＯＳ端末機等、電気光学装置である電気光学パネルを用いる機器が挙げられる。したがって、これらの電子機器における電気的接続構造であっても、本発明が適用可能であることはいうまでもない。
【００５２】
また、本発明の電気光学パネルは、透過型又は反射型の電気光学パネルであり、この点はアクティブマトリックス型のカラー電気光学パネルであっても同様である。また、本発明の落下衝撃予測方法は、パッシブマトリクス型の電気光学パネル及びアクティブマトリクス型の電気光学パネル（例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）や、ＴＦＤ（薄膜ダイオード）をスイッチング素子として備えた電気光学パネル）の評価にも同様に適用することができる。また、電気光学パネルとしては、液晶パネルに限らず、エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動表示装置、電界放出表示装置、ＬＥＤ（ライトエミッティングダイオード）表示装置などのように、複数の画素毎に表示状態を制御可能な各種の電気光学装置の落下衝撃予測に対しても本発明を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る落下衝撃予測方法を示すフローチャート。
【図２】評価対象物をモデル化した例を示す説明図。
【図３】評価対象物をモデル化した例を示す説明図。
【図４】電気光学パネルをモデル化した一例を示す断面図。
【図５】実施の形態１に係る落下衝撃予測装置の一例を示す説明図。
【図６】実施の形態２に係る落下衝撃予測方法を示すフローチャート。
【図７】実施の形態２に係る落下衝撃予測方法を示す説明図。
【図８】実施の形態３に係る落下衝撃予測方法を示すフローチャート。
【図９】実施の形態３に係る落下衝撃予測方法を示す説明図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ微小要素、１０電気光学パネル、１２ａ、１２ｂガラス基板、１４ａ、１４ｂ偏光板、５０落下衝撃予測装置、６０梱包手段、６２外装、６４緩衝材、６６トレー、１００携帯電子機器

Claims

評価対象物を微小要素に分割してモデル化する工程と、
前記モデルをモーダル解析して、評価対象物の固有振動数を取得する工程と、
前記評価対象物のモデルを擬似的に落下させ、前記モデルに規定した加速度取得ポイントに作用する加速度の過渡応答を解析する工程と、
この加速度の過渡応答に対して衝撃応答スペクトル解析を実行して、各周波数成分に対する加速度を取得する工程と、
前記評価対象物の固有振動数と前記各周波数成分に対する加速度とを比較して、前記評価対象物の固有振動数に対応する加速度を取得する工程と、
を含むことを特徴とする落下衝撃予測方法。
さらに、取得した上記評価対象物の固有振動数に対応する加速度に基づいて、当該加速度が小さくなるように上記評価対象物を修正した修正モデルを作成する工程を含み、前記修正モデルの固有振動数に対応する加速度を取得することを特徴とする請求項１に記載の落下衝撃予測方法。
さらに、上記加速度の過渡応答を解析する工程においては、
上記評価対象物のモデルを擬似的に落下させ、前記モデルに規定した加速度取得ポイントに作用する加速度の過渡応答を解析して、当該加速度の過渡応答から前記加速度のピーク値を取得し、
前記モデルの落下時から前記加速度のピーク値が所定の値まで小さくなるまでは、それ以降よりも時間の分割を小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の落下衝撃予測方法。
上記評価対象物が基板に複数の画素を形成した電気光学パネルである場合には、前記基板の板面に対して垂直な方向は少なくとも３分割されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の落下衝撃予測方法。
前記評価対象物が、筺体と当該筺体に内蔵される部品とを含む場合には、前記部品の分割数は前記筺体の分割数よりも細かくすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の落下衝撃予測方法。
上記評価対象物のモデルに規定した加速度取得ポイントは、それ以外の部分よりも微小要素の分割数を大きくすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の落下衝撃予測方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載した落下衝撃予測方法における各工程を処理する処理手段と、
この処理手段に上記評価対象物の物性値、境界条件その他の解析に必要なデータを与える入力手段と、
前記処理手段による予測結果を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする落下衝撃予測装置。
評価対象物を微小要素に分割してモデル化する手順と、
前記モデルをモーダル解析して、評価対象物の固有振動数を取得する手順と、
前記評価対象物のモデルを擬似的に落下させ、前記モデルに規定した加速度取得ポイントに作用する加速度の過渡応答を解析する手順と、
この加速度の過渡応答に対して衝撃応答スペクトル解析を実行して、各周波数成分に対する加速度を取得する手順と、
前記評価対象物の固有振動数と前記各周波数成分に対する加速度とを比較して、前記評価対象物の固有振動数に対応する加速度を取得する手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする落下衝撃予測プログラム。
さらに、取得した上記評価対象物の固有振動数に対応する加速度に基づいて、当該加速度が小さくなるように上記評価対象物を修正した修正モデルを作成する手順を含み、前記修正モデルの固有振動数に対応する加速度を取得することを特徴とする請求項８に記載の落下衝撃予測プログラム。
さらに、上記加速度の過渡応答を解析する手順においては、
上記評価対象物のモデルを擬似的に落下させ、前記モデルに規定した加速度取得ポイントに作用する加速度の過渡応答を解析して、当該加速度の過渡応答から前記加速度のピーク値を取得し、
前記モデルの落下時から前記加速度のピーク値が所定の値まで小さくなるまでは、それ以降よりも時間の分割を小さくすることを特徴とする請求項８又は９に記載の落下衝撃予測プログラム。
前記評価対象物は電気光学パネルであり、請求項１〜６のいずれか１項に記載の落下衝撃予測方法を用いたことを特徴とする電気光学パネルの製造方法。